滑坡监测IOT动态时空数据与静态科学可视化三维模型的集成研究-以黄土坡滑坡3.5维时空演化为例

Landslide is a kind of frequent geological disasters and its process often span decades, in the future before the sliding, its internal structure and the boundary conditions may be have big difference, therefore, the landslide 3 d visualization and numerical simulation research based on the now conditions needs further deepening. This subject research will base on the now condition and landslide monitoring IOT ( the Internet of things ) of Huangtupo landslide, use numerical simulation method to infer the running parameters of internal structure and boundary conditions in the future more than once, to adjust the present state parameter, use the 3 d visualization technology which adapt to the characteristics of the landslide to establish the future real 3 d model at different time node, include use a future 3 d model as the initial conditions, to infer running parameters of the other future time node. Thus, integrate the landslide monitoring IOT spatial-temporal dynamic data and static 3 d model,.realize landslide 3.5 d spatial-temporal evolution, to achieve the purpose of the landslide prediction, To provide intuitive analysis and research support for the landslide basis research, the inference of critical state, early warning, etc.

滑坡是一种频繁发生、危害很大的地质灾害，其成灾过程甚至跨越数十年，在未来整体下滑前其内部结构和边界条件可能与现在有较大的差异，因而，基于现在状态条件的滑坡三维可视化及数值模拟研究有待进一步深化。本课题拟以黄土坡滑坡现在的状态条件和滑坡监测物联网（IOT）为基础，以数值模拟方法来推断未来多个时间节点时滑坡内部结构和边界条件的变化参数，以此调整现在的状态参数，采用适应滑坡特点的三维可视化技术建立未来不同时间节点的真三维模型，包括以未来某个时间节点的三维模型为初始条件，计算未来另一时间节点的变化参数，从而把滑坡监测物联网动态时空数据与静态科学可视化的三维模型进行集成，实现滑坡成灾过程的3.5维时空演化模拟，达到对滑坡不同时空形态预测的目的，为滑坡的基础研究、临界状态的推断、治理和预警指挥等提供直观的分析与研究支持。

滑坡等地质灾害的频繁发生，已成为制约地方社会与经济发展的重大问题，尤其是滑坡周边有很多居民的大型、超大型滑坡，一旦失稳下滑，可能造成严重的危害。滑坡的成灾过程甚至跨越数十年，在未来整体下滑前其内部结构和边界条件可能与现在有较大的差异，因而，基于现在状态条件的滑坡三维可视化及数值模拟研究有待进一步深化。. 本课题以黄土坡滑坡现在的状态条件和滑坡监测物联网（IOT）为基础，以黄土坡滑坡的历史勘查数据和动态监测数据为依据，以数值模拟技术为推断工具，以三维可视化技术为表达手段，把真实勘查/监测数据、数值模拟推断数据与真三维可视化实体模型集成起来进行研究。以数值模拟方法来推断未来多个时间节点时滑坡内部结构和边界条件的变化参数，以此调整现在的状态参数，采用适应滑坡特点的三维可视化技术建立未来不同时间节点的真三维模型，包括以未来某个时间节点的三维模型为初始条件，计算未来另一时间节点的变化参数，通过建立现在和未来不同时段滑坡的真三维模型来模拟黄土坡滑坡的3.5维成灾演化过程，达到对滑坡不同时空形态预测的目的。. 依据研究结果和近几年的实际发展情况，得出以下几个结论，可以为滑坡的基础研究、临界状态的推断、治理和预警指挥等提供直观的分析与研究支持。.（1）滑坡的真三维可视化与滑坡的数值模拟虽然一个侧重于静态的、直观的空间几何模拟，一个侧重于动态的数理方程模拟，但是对于滑坡趋势预测，二者具有互补性，可以相辅相成地进行研究。.（2）二体式三维数据结构和基于二体式三维数据结构的曲面剪切建模方式适合滑坡三维建模快速、方便、易重构的需求。.（3）节点替代法和监视点替代法可以实现三维可视化与数值模拟的有效融合。.（4）提出了一种多传感器监测数据的融合方法-基于大数据思维的滑坡多场监测数据融合及滑移预测技术，在滑坡预测方面具有理论与现实意义。